Il molibdeno elementare è un metallo grigio-argenteo, e presenta valori particolarmente elevati di temperatura di fusione, densità, durezza, modulo di elasticità e conducibilità elettrica. Allo stato compatto si ossida all’aria formando il triossido solo a elevata temperatura, non viene attaccato dagli acidi diluiti e dagli alcali caustici fusi, e resiste inoltre all’attacco della maggior parte dei metalli fusi.